[發明專利]一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法

有效

• 申請號: 202010214637.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111565080B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 徐靜;王華;楊子江;吳鵬;李鴻鵬;欒萬春;劉朝陽;張衛軍;劉恬恬;丁保明;孫波;楊海春;田曉明;萬濤;劉世君
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司朝陽供電公司;大連易聯科信息技術有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種基于認知無線電自適應頻譜感知與分配方法，其特征在于，包括基于自適應雙門限的能量檢測方法和基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法；待接入無線電環境首先經過基于自適應雙門限的能量檢測方法進行頻譜檢測，然后再通過基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法進行頻譜分配，最后使認知用戶實現接入；

(一)所述的基于自適應雙門限的能量檢測方法包括如下：

建立頻譜信號檢測模型

其中，H₀代表被測頻譜內只有噪聲信號存在，H₁代表被測頻譜內有既有噪聲信號，又有已授權用戶存在，即頻譜已被占用；s(t)代表授權用戶信號，t采樣點，在本模型中假設其服從正態分布，均值為零，方差為n(t)代表噪聲信號，假設為高斯白噪聲，均值為零，方差為采樣時，保證各采樣信號正交且同分布；

在H₀條件下采樣值服從高斯分布，表示為在H₁條件下，采用值分布可以表示為初始的判決門限為λ，可計算獲得檢測概率P_d和虛警P_f分別為

其中

P_d代表被測頻譜中確實存在授權用戶，而認知用戶正確檢測出來的概率，P_d值越大，證明授權用戶收到的干擾概率越小；

P_f代表在被測頻譜中不存在授權用戶，而認知用戶未能識別出的概率，P_f的值越小，證明頻譜空穴識別程度越高，頻譜資源利用率將越高；

設立雙重判斷門限值，λ₀和λ₁(λ₀λ₁)，門限差值，即不確定度為k，受到噪聲不確定影響，取值范圍1k，計算得到：

其中，Q函數表示標準正態分布的右尾函數；

頻譜空穴感知流程如下：

1)選取初始頻譜W＝ω_min，ω_min為環境授權頻譜下限；

2)計算頻譜W上信號的能量綜合T，當T大于λ₁時，則判定該頻譜已被其他信號占用；當T小于λ₀時，則判定頻譜為空穴，可以使用；

3)當判決統計量T落入λ₀和λ₁之間時，則認定為該頻譜不能做判決，此自適應的調整不確定參數k，使門限發生變化，在重復步驟1；

4)當步驟2重復次數超過做大檢測次數N時，則直接判定該頻譜已被信號占用；

5)當判定頻譜存在已授權信號或頻譜可用時，調整檢測頻譜為W＝W+w，同時重復步驟2；其中，w為頻譜檢測步進值，代表認知用戶在單一通信頻譜需要占用的最小帶寬；

6)當W≥ω_max，ω_max表示環境授權頻譜上限，檢測完成；

(二)所述的基于最大網絡效益的空穴頻譜分配方法如下：

通過頻譜感知，獲得認知用戶可用的頻譜空穴資源；將頻譜資源分配映射成為一個無向圖并著色；將每一個無線用戶作為一個獨立的頂點，每個頂點對應著一個可選顏色集合，即頻譜空穴集合，設計頻譜分配流程如下：

1)根據協作式最大網絡效益方式，計算每個節點的標簽值label和對應的顏色color

其中，D_n,w表示在頻譜w上與認知用戶n競爭的認識用戶數量，l_n表示認知用戶n的可用頻譜；b_n,w表示認知用戶n使用信道w帶來的網絡效益，當a_n,w＝1表示信道w分配給認知用戶；

2)篩選具有最高標簽值的節點，并優先為該節點分配顏色color，即優先分配頻譜資源；

3)進行拓撲更新，包括從節點的顏色集中刪除已分配的顏色和從與該節點有沖突的節點的顏色集中刪除已分配的顏色；

4)如過計算的圖為空，則分配流程結束，否則返回步驟1，繼續循環分配。